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我國科研團(tuán)隊(duì)刷新大面積全鈣鈦礦光伏組件光電轉(zhuǎn)化效率世界紀(jì)錄

新華網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2024-02-26 09:12:55  作者:陳席元

  記者從南京大學(xué)獲悉,該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破,經(jīng)國際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測試,其穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)24.5%,刷新此類組件的世界紀(jì)錄,也為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)論文23日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

  據(jù)譚海仁介紹,鈣鈦礦是新型太陽能電池的重點(diǎn)研發(fā)方向之一。和傳統(tǒng)晶硅材料相比,鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄,具有可彎曲、半透明等良好特性,應(yīng)用場景更豐富。近年來,譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦,取得小面積電池光電轉(zhuǎn)化效率28%、大面積疊層組件光電轉(zhuǎn)化效率21.7%等成果。

  “疊層組件由帶隙不同的子電池堆疊而成,窄帶隙子電池能夠吸收寬帶隙子電池吸收不了的光,理論上,疊層組件的光電轉(zhuǎn)化效率應(yīng)該更高,21.7%這個(gè)結(jié)果顯然不能令人滿意。”論文共同第一作者、南京大學(xué)2019級直博生高寒告訴記者,實(shí)驗(yàn)室制備的小面積電池只有1平方厘米左右,而真正具有商用價(jià)值的是組件,所以必須突破大面積疊層組件的效率關(guān)。

  難點(diǎn)在于窄帶隙鈣鈦礦薄膜的生產(chǎn)工藝。“窄帶隙鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過程太快,不好控制,大面積制備時(shí),會出現(xiàn)薄膜不均勻的問題。而且鈣鈦礦的結(jié)晶過程上下不同步,容易導(dǎo)致薄膜的底部產(chǎn)生大量缺陷。”高寒說。

這是南京大學(xué)譚海仁課題組研制的全鈣鈦礦光伏組件實(shí)物。(受訪者供圖)

  為了解決這個(gè)問題,譚海仁課題組在前驅(qū)體溶液中加入了甘氨酰胺鹽酸鹽,它能夠減緩鈣鈦礦的結(jié)晶速率,將薄膜的制備時(shí)間延長到原來的10倍左右,并且能自發(fā)誘導(dǎo)修復(fù)底部缺陷。

  高寒表示,用這種辦法制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜,與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結(jié)合后,所形成的疊層組件面積達(dá)20.25平方厘米。經(jīng)過國際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測試,該組件取得24.5%的光電轉(zhuǎn)化效率,相關(guān)數(shù)據(jù)被國際《太陽能電池效率表》收錄,目前尚無同類組件打破該紀(jì)錄。

  譚海仁表示,此次突破為后續(xù)發(fā)展打下了技術(shù)基礎(chǔ),“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件,向著產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)踏實(shí)前進(jìn)。”

  來源:新華社  作者:陳席元




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